自编码器（Autoencoder, AE）是一类在半监督学习和非监督学习中使用的人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANNs），其主要功能是通过将输入信息作为学习目标，对输入信息进行表征学习（representation learning）。自编码器包含编码器（encoder）和解码器（decoder）两部分，编码器将输入转换成内部表示，而解码器则将这种内部表示转换成输出。这种内部表示的维度通常远小于输入数据，使得自编码器可以用于数据的降维和压缩。
自编码器在表示学习中的主要作用是学习低维的稀疏表示，这有助于实现数据的压缩和降维，从而可以提取数据的主要结构和特征。这种高效的数据表示使得自编码器能够用于高质量的数据生成和稀疏表示。此外，由于自编码器能从数据样本中进行无监督学习，它可以将算法应用到某个数据集中，以取得良好的性能，而无需新的特征工程，只需要适当地训练数据。
根据学习范式，自编码器可以被分为收缩自编码器、正则自编码器和变分自编码器，其中前两者是判别模型，后者是生成模型。按构筑类型，自编码器可以是前馈结构或递归结构的神经网络。特别是，前馈非循环结构的自编码器，作为一种无监督机器学习方法，具有非常好的提取数据特征表示的能力，是深层置信网络的重要组成部分。
在实际应用中，自编码器在图像重构、聚类、机器翻译等方面有着广泛的应用。其目标是重构一样的输入，其神经元的状态是确定性的。通过自编码器，我们可以随机生成与训练数据类似的数据，这被称作生成模型。此外，自编码器还可以用于特征检测、文档检索、分类和异常检测等多种任务。
综上所述，自编码器在表示学习中起着至关重要的作用，它能够帮助我们有效地提取数据的核心特征，实现数据的降维和压缩，并广泛应用于各种机器学习任务中。
